Numerical Study of Fuel Injection for Ammonia/Diesel Bi-fuel Engine

현재 내연기관에 의해 배출되는 이산화탄소가 지구온난화의 주요한 요인 중의 하나로 거론되어 분자구조에 탄소를 포함하지 않는 연료의 활용에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 탄소를 포함하지 않는 연료로 암모니아를 활용한 디젤 엔진의 연소에 대해 해석적 방법을 활용하여 연구하였다. 엔진 성능 해석 소프트웨어인 GT-SUITE를 활용하여 압축 착화 엔진의 모델을 구성한 후, 실제 엔진의 연소 결과와 비교하여 모델을 검증하였다. 이 모델을 활용하여 암모니아-공기의 이론공연비 조건에서 디젤연료의 분사량과 분사 시기를 각 엔진 회전 속도별로 해석하여 결과를 비교하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 일반적인 디젤엔진의 압축비로는 암모니아의 착화에 필요한 충분한 온도에 도달하기 곤란하여 암모니아의 연소를 촉진시킬 이종 연료의 분사가 필요하다. 이론공연비 조건에서 암모니아 연료가 흡입된 조건에서 필요 이상의 디젤 연료 분사는 IMEP를 저하시키는 역할을 하는 것을 확인하였고 암모니아 연소를 촉진시키기 위한 디젤 연료의 분사 시기를 진각할수록 IMEP는 저하되는 것을 확인하였다. 최적의 디젤 연료 분사 시기는 엔진회전 속도가 증가할수록 진각되는 것을 확인하였다. 이에 따라 다양한 부하 조건과 엔진회전속도 조건에서 최적의 성능을 얻기 위해 디젤 연료 분사량과 분사 시기에 대해 최적화 전략이 필요함을 확인할 수 있었다.